Kol NASA „Artemis“ programa ruošiasi grąžinti žmones į Mėnulį ir kurti ilgesnio buvimo infrastruktūrą, mokslininkai jau intensyviai sprendžia kitą klausimą: kaip ateityje būtų galima statyti gyvenamuosius modulius Marse. Viena ryškesnių krypčių – 3D spausdinimas, leidžiantis konstrukcijas formuoti iš vietinių medžiagų ir taip mažinti krovinių, gabenamų iš Žemės, poreikį.
Honkongo mokslo ir technologijų universiteto (HKUST) tyrėjai pasiūlė kompozitą, kuriame derinami trys elementai: regolitą primenantis „vietinis“ užpildas, želatina ir specialiai pritaikytos mielės. Idėja paprasta, bet ambicinga – pasitelkti Marso paviršių dengiančią uolienų ir dulkių masę kaip pagrindinę statybinę žaliavą, o biomedžiagas naudoti kaip rišiklį.
Kas yra Marso regolitаs?
Regolitas – tai planetos paviršių dengiantis birių dalelių sluoksnis, sudarytas iš dulkių, smėlio, akmenukų ir uolienų fragmentų. Marse jo yra praktiškai visur, todėl jis laikomas vienu realiausių kandidatu tapti „vietiniu betonu“ ateities misijoms, kai prioritetas bus ne laboratorinis prototipas, o pramoninis, pakartojamas procesas.
HKUST komanda regolitą traktuoja kaip konstrukcijai „kūną“ suteikiantį komponentą, o norimą tvirtumą ir sukibimą siekia išgauti biologiškai aktyvia dalimi. Tyrime naudotos mielės buvo pritaikytos taip, kad gamintų lipnius baltymus, savo funkcija primenančius natūralius jūrinių moliuskų sukibimo mechanizmus, o želatina veikia kaip rišiklis ir maistinė terpė.
3D spausdinimas šaltyje ir mažame slėgyje
Dar vienas svarbus bandymų aspektas – energijos taupymas. Tyrėjai tikrino, ar galima išnaudoti Marso šaltį kaip natūralų „šaldymo džiovinimo“ analogą, kad formuojant struktūras nereikėtų daug energijos mineralams kaitinti ar lydyti.
Laboratoriniuose bandymuose taikyta žema temperatūra ir sumažintas atmosferos slėgis, kad vanduo greičiau pereitų į garus sublimacijos būdu. Taip buvo formuojama lengva, porėta, tačiau kieta struktūra, kuri, tyrėjų teigimu, pagal atsparumą gniuždymui priartėja prie lengvojo betono.
Vis dėlto iki realių statybų Marse lieka daug nežinomųjų: ar mikroorganizmai išgyventų ekstremaliose sąlygose, kaip būtų užtikrinamas stabilus žaliavų ir vandens ciklas, ir kiek komponentų vis tiek tektų atsivežti iš Žemės. Būtent logistika ir patikimumas šiuo metu laikomi vienomis didžiausių kliūčių bet kokiai ilgalaikei infrastruktūrai už planetos ribų.
Nuo biomaterialų iki NASA bandymų
Biologinės kilmės medžiagų naudojimas 3D gamyboje nėra visiškai naujas: panašias kryptis tiria ir Europos universitetai, kur kuriami mielių bei celiuliozės pagrindu pagaminti hidrogeliai, tinkami biologiškai suyrantiems architektūriniams komponentams. Tokios idėjos dažnai siejamos su žiedine ekonomika – principu, kai atliekos ar šalutiniai produktai paverčiami vertingomis žaliavomis.
Tuo pat metu kosmoso sektorius plečia 3D spausdinimo taikymą dideliu mastu. NASA vysto projektus, kuriuose vertinama, kaip automatizuotos gamybos technologijos galėtų padėti kurti nuolatinę infrastruktūrą Mėnulyje ir Marse, o Žemėje jau statomi ir bandomi analoginiai buveinių moduliai, skirti įvertinti gyvenimo sąlygas, darbo režimą ir psichologinius veiksnius ilgo izoliacijos laikotarpio metu.
Ekspertai pabrėžia, kad 3D spausdinimas kosmose nėra tik „greitesnė statyba“ – tai bandymas perkurti visą aprūpinimo logiką. Jei dalį konstrukcijų būtų įmanoma pagaminti vietoje, mažėtų skrydžių kaina, rizikos ir priklausomybė nuo tiekimo grandinių, o tai ilgainiui gali tapti vienu kertinių žingsnių, kalbant apie realistišką žmogaus buvimą Marse.